人類疾病動(dòng)物模型

1、學(xué)習(xí)內(nèi)容,概念意義動(dòng)物模型的分類疾病動(dòng)物模型舉例—腫瘤動(dòng)物模型疾病動(dòng)物模型舉例—粥樣動(dòng)脈硬化疾病動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)原則疾病動(dòng)物模型注意事項(xiàng)學(xué)習(xí)要點(diǎn),1、人類疾病動(dòng)物模型概念,人類疾病動(dòng)物模型是指生物醫(yī)學(xué)研究過程中所建立起來(lái)的具有人類疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)象及相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料。,2、人類疾病動(dòng)物模型意義,替代：避免了人體實(shí)驗(yàn)造成的風(fēng)險(xiǎn)和倫理問題。潛伏期長(zhǎng)，病程長(zhǎng)和發(fā)病率低的疾病可控：品系，感染病原體實(shí)驗(yàn)環(huán)境方便：樣品

2、收集結(jié)果分析容易（統(tǒng)計(jì)）；人畜共患病比較，研究疾病機(jī)理,3、人類疾病動(dòng)物模型分類：,按產(chǎn)生原因分類：自發(fā)性動(dòng)物模型(spontaneous animal model) 誘發(fā)性動(dòng)物模型(induced animal model)基因工程動(dòng)物模型(genetically engineering animal model) 按系統(tǒng)范圍分類疾病的本基病理過程：炎癥，腫瘤，休克各系統(tǒng)疾病動(dòng)物模型：心血管、呼吸、消化、職業(yè)病按模

3、型種類分類整體動(dòng)物、離體器官和組織、細(xì)胞株等,3.1.自發(fā)性動(dòng)物模型,定義：是取自動(dòng)物自然發(fā)生的疾病或由于基因突變的異常表現(xiàn)通過定向培育而保留下來(lái)的疾病模型。種類：突變系的遺傳疾病模型近交系的腫瘤疾病模型優(yōu)點(diǎn)： 人為因素少，相似性高缺點(diǎn)：來(lái)源較困難，種類相對(duì)少,3.1.1自發(fā)性高血壓大鼠(spontaneously hypertensive rat, SHR Rat),SHR Rat 141/203 mmHgHR 39

4、0 Normal Rat 121/ 84 mmHgHR 380,3.1.2嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷小鼠 （Sever Combined Immunodeficient Mice, SCID mice）,由于第16對(duì)染色體隱性基因突變，純合突變導(dǎo)致淋巴細(xì)胞抗原受體基因VDJ區(qū)域重排的重組酶活性異常，基因重排時(shí)斷裂無(wú)法正常連接，從而影響B(tài)、T細(xì)胞的正常功能分化。外觀體重與普通小鼠相同。對(duì)鼠肝炎，巴氏桿菌、卡氏肺囊蟲極易感染，感染后易發(fā)病

5、死亡。SPF環(huán)境沒有B、T 陽(yáng)性標(biāo)志細(xì)胞，對(duì)外來(lái)抗原無(wú)細(xì)胞和體液免疫NK、LAK細(xì)胞功能正?；蛟龈?；,3.2.誘發(fā)性動(dòng)物模型,定義：通過物理的、化學(xué)的和生物的致病因素作用于動(dòng)物，造成動(dòng)物組織、器官或全身一定的損害，出現(xiàn)某些類似人類疾病時(shí)的功能、代謝或病毒使動(dòng)物患相應(yīng)的傳染病。優(yōu)點(diǎn)：能在短時(shí)間內(nèi)復(fù)制出大量疾病模型，實(shí)驗(yàn)條件易控制，重復(fù)性好。缺點(diǎn)：和自然產(chǎn)生的疾病模型在某些方面存在一定差異。,3.3.基因工程動(dòng)物模型,主要是基因工

6、程小鼠:小鼠基因組了解的很清楚，與人基因相同最多，在疾病表現(xiàn)型上小鼠與人類也十分相似。小鼠體積小、生命周期短、繁殖快，操作方便。分類： (1)轉(zhuǎn)基因小鼠(transgenic mice） (2)基因敲除小鼠(gene knockout mice） (3)基因替換小鼠（gene knockin mice）,雄原核注射轉(zhuǎn)基因小鼠,基因敲除轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,4. 疾病動(dòng)物模型舉例14.1腫瘤動(dòng)物模型,癌癥

7、成為第一位致死疾病死亡率最高的10種癌癥分別是肺癌、肝癌、胃癌、食道癌、結(jié)腸、直腸和肛門癌、白血病、乳腺癌、鼻咽癌、 宮頸癌、膀胱癌；,4.2腫瘤動(dòng)物模型,4.2.1 自發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型C3H 乳腺癌（100%）129小鼠（生殖細(xì)胞腫瘤）4.2.2 誘發(fā)性腫瘤動(dòng)物模型致癌物：黃曲霉素，甲基乙硝胺…4.2.3 基因工程腫瘤模型癌基因高表達(dá)：k-ras敲除P53等抑癌基因（nature，1992）4.2.4 人腫

8、瘤移植動(dòng)物模型,,K-Ras ,P53-/- 雙轉(zhuǎn)基因小鼠K-Ras ,P53-/- bitransgenic mice in backgroundsGenes & Development ，2004,4.2.4.1人腫瘤移植瘤模型意義,人腫瘤移植瘤模型在腫瘤基礎(chǔ)研究中的意義添加人為因子（致突變劑，癌基因，藥物等）觀察腫瘤病因及機(jī)理和治療。建立腫瘤細(xì)胞株：提供大量腫瘤組織供分析。腫瘤移植瘤模型在臨床腫瘤學(xué)中的意義診

9、斷和預(yù)后 ：建立平行模型，明確診斷和跟蹤預(yù)后。個(gè)體化療有效試驗(yàn)：對(duì)于晚期和復(fù)發(fā)腫瘤有重要意義。藥物有效的標(biāo)準(zhǔn)：1.腫瘤不生長(zhǎng)；2.腫瘤生長(zhǎng)緩慢；3.腫瘤長(zhǎng)出后又消失；4.腫瘤無(wú)轉(zhuǎn)移；5.動(dòng)物壽命延長(zhǎng)。,4.2.4.2人類腫瘤移植于動(dòng)物的歷史,免疫排斥問題眼前房，腦內(nèi)，地鼠的頰囊等免疫逃避部位免疫抑制劑、射線照射的使用裸鼠等自發(fā)免疫缺陷動(dòng)物作為人類腫瘤受體,4.2.4.3裸小鼠（Nude Mice）與腫瘤移植模型,第11對(duì)染色體

10、基因突變和近交系小鼠交配獲得近交系裸鼠無(wú)毛以及胸腺缺陷SPF環(huán)境,BALB/c-nu的胸腺,昆明小鼠的胸腺,,胸腺殘留一些上皮樣細(xì)胞；外周血淋巴細(xì)胞減少。無(wú)接觸敏感性，無(wú)移植排斥，無(wú)移植物抗宿主反應(yīng)。B細(xì)胞數(shù)量正常但功能有缺陷，合成的免疫球蛋白主要是IgM，只有少量IgG。 粒細(xì)胞功能較低，NK細(xì)胞活性高。,腫瘤移植瘤模型制作方法,腫瘤組織塊或腫瘤細(xì)胞皮下移植腹腔內(nèi)或腎包膜下移植原位移植,原位移植瘤,腫瘤組織：惡性程度

11、：惡性和轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)瘤成功率較高種類：細(xì)胞系成功率>活檢標(biāo)本 來(lái)源：淋巴瘤、骨腫瘤等難獲成功部位：腫瘤塊的外周部接種易成活裸鼠：遺傳背景：胰腺癌接種BALB/c 成功，NIH系失敗性別：雌激素依賴性腫瘤接種雄鼠生長(zhǎng)慢鼠齡：4-6周動(dòng)物健康狀態(tài),移植瘤模型成功制作的影響因素：,接種部位：原位移植成功率高，移植腫瘤與人類原發(fā)瘤相似。有些腫瘤需要接種在特定的部位（對(duì)雌激素依賴的人乳腺癌MCF-7 細(xì)胞系，接種乳腺脂肪墊才能

12、成活）。其他：環(huán)境：細(xì)菌病毒可以影響NK細(xì)胞活性；接種時(shí)間：越早越好，無(wú)菌操作,4.2.3.4 人腫瘤移植備選動(dòng)物2裸大鼠nude rat,基本無(wú)毛，白，黑，黑白相間T細(xì)胞缺陷優(yōu)點(diǎn)：大,4.3.2.5人腫瘤移植備選動(dòng)物3Non-obese diabetic scid mice NOD/SCID,T,B,NK, macrophage缺陷壽命較SCID短，4-6個(gè)月適合短期研究移植瘤成功率高,5.2 例2-動(dòng)脈粥樣硬

13、化動(dòng)物模型,2006年11月30日根據(jù)世界衛(wèi)生組織兩位專家日前在新一期美國(guó)《科學(xué)公共圖書館·醫(yī)學(xué)》網(wǎng)絡(luò)期刊上公布的一項(xiàng)研究，從現(xiàn)在至2030年，心肌梗死、腦血管病、艾滋病和肺病將是導(dǎo)致人類死亡的4大主要疾病。,6.1自發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化模型,LDL受體先天性缺陷兔：1974年渡邊從日本白色種兔發(fā)現(xiàn)一只高脂血癥的變種，經(jīng)傳代篩選于1979年獲得成功。這種兔被名命為“watanble heritable hyperlipidemic

14、rabbit，WHHL”，WHHL的LDL受體先天性缺陷，從出生時(shí)表現(xiàn)為高膽固醇血癥，幼齡時(shí)自發(fā)形成動(dòng)脈硬化、心肌梗塞、黃色瘤，其癥狀與FH患者極其相似。WHHL是作為脂質(zhì)代謝、動(dòng)脈硬化不可多得的模型，已被世界各地廣泛應(yīng)用于研究。WHHL的高膽固醇血癥，動(dòng)脈硬化，黃色瘤等癥狀同F(xiàn)H患者癥狀十分相似。缺點(diǎn)：在WHHL高膽固醇血癥并發(fā)高甘油三酯血癥，WHHL的異種雜交體沒有發(fā)生高膽固醇血癥。前者可能是人與兔種系差異，后者則是生活環(huán)境的不同

15、所引起的。,5.2 誘發(fā)型動(dòng)脈粥樣硬化模型,5.2.1食餌性動(dòng)脈粥樣硬化家兔：優(yōu)點(diǎn)：家兔對(duì)高脂膳食敏感性高，對(duì)外源性膽固醇吸收率高，對(duì)高脂血癥清除率低, 家兔在高脂血癥一個(gè)月后可造成動(dòng)脈內(nèi)皮損傷，2-3個(gè)月后可有AS斑塊。缺點(diǎn): 家兔是草食動(dòng)物, 其脂代謝與人有很大不同，病變主要分布在胸主動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈小分支； 而冠狀動(dòng)脈大分支不出病灶。病灶主要是血源性巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞。,,小型豬用含1-2%Ch飼養(yǎng)，6個(gè)月即可形成AS病灶

16、，其病變特點(diǎn)及分布都與人類相似,特別是在冠狀動(dòng)脈可出現(xiàn)AS病灶。豬與人類在解剖、生理和代謝方面有許多共同之處，豬血漿脂蛋白和載脂蛋白結(jié)構(gòu)和生化代謝也與人類似。缺點(diǎn)：考慮分組和數(shù)量，費(fèi)用大。 大鼠、多數(shù)小鼠和狗只出高脂血癥和動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞功能和形態(tài)學(xué)損傷，難以出典型的AS病灶，甚至脂紋難以出現(xiàn)。,5.2.2 損傷動(dòng)脈內(nèi)膜引起AS病灶形成1.機(jī)械損傷： 導(dǎo)管法 、空氣干燥法 2.化學(xué)損傷： 靜注同型半胱氨酸3.免疫損

17、傷： 喂高膽固醇膳食同時(shí)，注射牛血清白蛋白，4.鈣超載 ：VD2 灌胃4天+1.5%膽固醇+0.5%膽酸+0.2%丙基硫氧嘧啶，5.感染： 感染肺炎衣原體或巨細(xì)胞病毒或皰疹病毒。,5.3基因工程高脂蛋白血癥動(dòng)物模型,5.3.1 轉(zhuǎn)apoE-Leiden 基因小鼠荷蘭有一個(gè)Ⅲ型高脂蛋白血癥家系，呈顯性遺傳。病人CH和 TG都增高，早發(fā)冠心病。在ApoE基因編碼第120—126氨基酸的基因缺失，稱ApoE 3-Leiden 。19

18、93年報(bào)告：從先證者切下apoE基因和在肝細(xì)胞內(nèi)所有必須的調(diào)節(jié)元件），克隆后制成DNA溶液，原核注射獲得的轉(zhuǎn)基因小鼠，常規(guī)食物就有高CH和TG，但無(wú)病灶。喂高CH和高FAT，CH可達(dá)40—60mmol/L,整個(gè)主動(dòng)脈樹AS病灶從泡沫細(xì)胞組成的脂肪條紋到纖維斑塊、鈣化病灶都有。,5.3.2 apoE基因敲除小鼠非高脂喂養(yǎng)亦出病灶易發(fā)部位：整個(gè)血管樹 8周：最早發(fā)現(xiàn)有泡沫細(xì)胞；15周：有纖維斑塊； 20周: 有典型斑塊(纖維粥樣斑塊)

19、.小鼠無(wú)自發(fā)性粥樣動(dòng)脈硬化，即使是易感的C57小鼠也需要高劑量的高脂食物，而這樣的食物常使小鼠死亡。2000年Knowles JW等發(fā)現(xiàn) apoE基因敲除后C57小鼠比FVB小鼠發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化的傾向更明顯；,(Plump AS,1992). Piedrahita JA,1992,5.3.3 LDL-受體基因敲除小鼠,低脂飲食膽固醇為正常二倍，多在IDL和LDL，不足以引起病灶。高脂喂養(yǎng)，膽固醇達(dá)1500mg%,有巨大的脂肪條紋病

20、灶，還有病灶有細(xì)胞外脂質(zhì)核，纖維斑塊。,Ishibashi S,1993,6、動(dòng)物模型的設(shè)計(jì)原則,可比性 可重復(fù)性可靠性適用性和可控性 易行性和經(jīng)濟(jì)性,7、疾病動(dòng)物模型的注意事項(xiàng),沒有一種動(dòng)物模型能完全復(fù)制人類疾病，模型實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性只是相對(duì)的，最終必須在人體身上得到驗(yàn)證。盡可能使模型動(dòng)物處于最小的變動(dòng)和最少的干擾之中；動(dòng)物進(jìn)化的高級(jí)程度并不意味著所有器官和功能接近于人的程度；不能盲目使用近交系動(dòng)物：查找文獻(xiàn)并咨詢動(dòng)物實(shí)